单层氧化石墨烯的超快电子动力学特性及相干操控研究

The properties of ultrafast electron dynamics and electron coherent determine the main performances of monolayer graphene oxide which used as photo-electric devices. In order to demonstrate the excited state lifetimes, relaxation time and structure of clusters for hybrid orbital electrons of sp2 and sp3 in monolayer graphene oxide, we devote to investigate the fluorescence spectra, transmission spectra and Raman spectra. We investigate the electron coherent time of sp2 and sp3 localized states by controlling the delay time of two beams of femtosecond pulse laser. We study the interactions of electrons transfer between sp2 and sp3 electronic orbitals under extra electric field which impact the properties of ultrafast electron dynamics and electron coherent in monolayer graphene oxide. Related research lay the foundation for the preparation for quantum optoelectronics devices.

单层氧化石墨烯中超快电子动力学决定了其作为碳基光电器件的主要性能。本项目立足于飞秒泵浦-探测技术研究单层氧化石墨烯的荧光光谱、透射光谱和拉曼光谱以揭示其中sp2与sp3杂化轨道电子的激发态寿命、弛豫时间以及团簇结构组成等超快动力学信息。通过精确控制两束飞秒激光脉冲的延时，测量获得sp2与sp3团簇杂化轨道电子的相干时间。通过施加外电场研究sp2与sp3轨道电子转移相互作用对单层氧化石墨烯超快电子动力学特性及相干效应的影响，实现对其有效操控。相关研究将为进一步制备基于单层氧化石墨烯的光量子器件奠定基础。

单层氧化石墨烯中超快电子动力学决定了其作为碳基光电器件的主要性能。本项目立足于飞秒泵浦-探测技术研究单层氧化石墨烯的荧光光谱、透射光谱和拉曼光谱以揭示sp2与sp3团簇杂化轨道电子的相干时间。通过施加外电场研究sp2与sp3轨道电子转移相互作用对单层氧化石墨烯超快电子动力学特性及相干效应的影响，实现对其有效操控。本项目围绕超短脉冲激光与单层氧化石墨烯相互作用展开如下方面的工作研究。（1）单层氧化石墨烯超快激子动力学的理论计算，通过第一性原理计算了单层氧化石墨烯sp2与sp3团簇杂化轨道的电子局域态密度分布。（2）单层氧化石墨烯超快激子动力学的实验测量。通过精确控制两束脉冲激光的相对延迟分别测量sp2与sp3杂化轨道电子的激发态寿命、弛豫时间以及团簇结构组成等超快动力学信息。（3）外电场操控单层氧化石墨烯中sp2与sp3团簇杂化轨道的电子局域态密度分布的影响，从而对激子态寿命，弛豫时间等信息进行有效外部操控。实现激子弛豫时间从0.5 ps到2 ps的操控。本项目为设计和制备纳米光电器件奠定坚实理论与实验基础。